ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО ТИПА КУРЦ-ФЛИНТ Российский патент 2013 года по МПК C03C3/66 

Изобретение относится к производству стекла, а именно к составам оптических стекол типа особых флинтов с показателем преломления Пд=1,51-1,58, числом Аббе 53-57 и пониженной относительной частной дисперсией. Такие стекла пригодны для создания пары стекол в светосильных двухлинзовых объективах-апохроматах.

Для создания двухлинзовых объективов-апохроматов большой светосилы оптикам требуется два оптических стекла с максимально большой разницей чисел Аббе при минимальной разнице относительных частных дисперсий

Одним из этих стекол выбрано серийное стекло с уникальными характеристиками - особый крон ОК4 («Оптическое стекло. Каталог». ОАО «Лыткаринский завод оптического стекла», 2000 г.). У него показатель преломления n_e=1,4485, число Аббе ν_e=91,53, относительные частные дисперсии $${\text{P}}_{\text{F'}\text{,e}}=\mathrm{0,5069}$$ , , P_g,F=0,5308. Однако, среди каталожных отечественных стекол, в частности среди особых флинтов, пары ему не находится.

Из зарубежных аналогов известно оптическое стекло с аномальной частной дисперсией (патент ГДР №160307, опубликован 01.06.83 г.), содержащее (в масс.%): B₂O₃ 73-87; Li₂O и/или Na₂O 3-5; Al₂O₃ 4-9; CaO 2-5 и, возможно, MgO, ZnO, PbO, La₂O₃, ZrO₂, Ta₂O₅. Из-за высокого содержания оксида бора и отсутствия оксида кремния стекло не обладает достаточной химической стойкостью и практически трудноприменимо. Известно также алюмоборосиликатное оптическое стекло с аномальной частной дисперсией (патент DE №1303171, опубликован 25.11.71 г.), содержащее (в масс.%):

SiO₂ 21,9-40; B₂O₃ 24-34; Al₂O₃ 3,8-13; Li₂O 2-10; Ta₂O₅ 2,8-20,8; ZnO 0-5,1; ZrO₂ 0-7,5; Na₂O 0-12; WO₃ 0-15; PbO 0-7; Nb₂O₅ 1-16; K₂O 0-2.

Стекло имеет n_e=1,52-1,64, ν_e=40-60, однако, оно не имеет необходимой величины отрицательного аномального отклонения частной дисперсии.

Ближайшим к предлагаемому стеклу по составу и назначению является особый курц-флинт по патенту DE 19924520 C1, опубликован 28.05.1999 г., содержащий (в масс.%):

SiO₂ 15-25; B₂O₃ 45-55; Al₂O₃ 8-13; CaO 2-8; ZnO 0-5; суммарно CaO+ZnO 2-10; Na₂O 0-4; K₂O 0-4; Li₂O 0-4; суммарно Na₂O+K₂O+Li₂O 3-8; Nb₂O₅ 0-4,8; Ta₂O₅ 10-17; суммарно Nb₂O₅+Ta₂O₅ 10-17; ZrO₂ 0-7; суммарно ZrO₂+Ta₂O₅ 10-18 и, факультативно, La₂O₃ 0-14; SnO₂ 0-2.

Стекло сбалансировано по составу и имеет показатель преломления n_d=1,52-1,57, число Аббе ν_d=50-57, относительную частную дисперсию P_g,F=0,5375-0,5496.

Как видим, у стекла относительно высокие значения относительной частой дисперсии сравнительно с ОК-4.

Задачей изобретения является понижение значений относительных частных дисперсий в синей области спектра до величин, близких к стеклу марки ОК4, и расширение возможностей предлагаемого курц-флинта при создании пары стекол со стеклом ОК4 для светосильных объективов-апохроматов.

Задача решается тем, что в оптическом стекле типа курц-флинт, содержащем, как и прототип, SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, K₂O, Na₂O, ZnO, CaO, ZrO₂, Ta₂O₅, дополнительно введены GeO₂ и As₂O₃ при следующем соотношении компонентов (в масс.%):

SiO₂ 12,5-30,3 B₂O₃ 37-49,2 Al₂O₃ 4-6 K₂O 1-5 Na₂O 1,4-4 ZnO 2,5-3,9 CaO 2-4 ZrO₂ 1,9-6 Ta₂O₅ 7,5-14,2 GeO₂ 4-6 As₂O₃ 0,1-1

Введение в стекло оксида германия в указанном количестве, а также уменьшение доли оксида алюминия с частичным компенсированием этой доли за счет оксида мышьяка ведет к понижению относительных частных дисперсий.

Конкретные составы синтезированных стекол и их основные характеристики приведены в таблице 1.

Таблица 1
Составы стекол (в масс.%) и основные характеристики   1 2 3 4 5 6 7 SiO₂ 30,3 19,2 18,2 12,5 15,15 15,15 16,15 B₂O₃ 37,0 49,0 45,2 49,0 48,5 48,7 49,2 Al₂O₃ 4,0 6,0 6,0 5,0 5,25 5,25 4,75 K₂O 5,0 2,0 2,0 2,0 2,55 1,0 1,0 Na₂O 1,4 2,0 2,0 4,0 1,5 2,0 2,0 ZnO 3,8 3,8 3,8 3,7 3,9 2,5 2,5 CaO 3,1 2,0 2,0 3,0 4,0 3,7 2,7 ZrO₂ 2,4 2,4 2,4 6,0 1,9 2,5 2,5 GeO₂ 4,5 4,5 4,5 5,3 6,0 4,0 4,0 Ta₂O₅ 7,5 9,0 9,0 9,4 10,25 14,2 14,2 AS₂O₃ 1,0 0,1 1,0 0,1 1,0 1,0 1,0 n_d 1,5315 1,5499 1,56897 1,5834 1,5644 1,5875 1,5844 ν_d 55,36 56,98 58,06 58,9 57,59 59,34 59,03 P_F′,е 0,512 0,505 0,510 0,505 0,505 0,500 0,505 P_g,F 0,526 0,5285 0,5306 0,5252 0,5204 0,5252 0,5253 P_g,F, 0,477 0,4742 0,4796 0,4849 0,4769 0,4700 0,4848

Стекла были сварены в платиновом тигле из материалов высокой степени чистоты: кварцевой муки, борной кислоты, гидроокиси алюминия, двуокиси циркония, двуокиси германия, окиси цинка, углекислого кальция, калия азотнокислого, натрия углекислого, пятиокиси тантала, трехокиси мышьяка. Температура варки составляла 1450-1470°C. Было получено стекло оптического качества. Химстойкость стекла - группа A-II. Температура отжига Tg - 480-500°C.

Ниже приводится сравнительная таблица оптических характеристик прототипного стекла, предлагаемого стекла и стекла марки ОК4.

Таблица 2 Оптические характеристики Прототип DE 19924520 Предлагаемое стекло ОК4 n_d 1,52-1,57 1,5058-1,5875 1,447341 ν_d 50-57 55,36-59,34 92,05 P_g,F 0,5375-0,5496 0,5204-0,5306 0,5308 отсутствует 0,4700-0,4849 0,4747 $${\text{P}}_{\text{F'}\text{,e}}$$ отсутствует 0,500-0,512 0,5069

Как видно из сравнительных данных, в предложенном стекле значительно понижена относительная частная дисперсия , так что она приближается к значению P_g,F стекла ОК4, а по относительным частным дисперсиям и $${\text{P}}_{\text{F'}\text{,e}}$$ они практически совпадают. Таким образом, технический результат достигнут.

Изобретение относится к производству оптических стекол типа особых флинтов для создания пары стекол в светосильных двухлинзовых объективах-апохроматах. Оптическое стекло типа курц-флинт включает SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, K₂O, Na₂O, ZnO, CaO, ZrO₂, Ta₂O₅, GeO₂ и As₂O₃ при следующем соотношении компонентов (в масс.%): SiO₂ 12,5-30,3; В₂О₃ 37-49,2; Al₂O₃ 4-6; K₂O 1-5; Na₂O 1,4-4; ZnO 2,5-3,9; CaO 2-4; ZrO₂ 1,9-6; Ta₂O₅ 7,5-14,2; GeO₂ 4-6; As₂O₃ 0,1-1. Техническим результатом изобретения является создание оптического стекла с пониженными значениями относительных частных дисперсий. Температура варки стекла составляет 1450-1470°C. Химстойкость стекла - группа A-II. 2 табл.

Оптическое стекло типа курц-флинт, включающее SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, K₂O, Na₂O, ZnO, CaO, ZrO₂, Ta₂O₅, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит GeO₂ и As₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO₂ 12,5-30,3 B₂O₃ 37-49,2 Al₂O₃ 4-6 K₂O 1-5 Na₂O 1,4-4 ZnO 2,5-3,9 CaO 2-4 ZrO₂ 1,9-6 Ta₂O₅ 7,5-14,2 GeO₂ 4-6 As₂O₃ 0,1-1